EPE，新一代光伏膠膜技術，卻藏著不可忽視的品質風險
2022/8/14 13:29:40??????點擊：
近年來，光伏行業的快速發展，特別是組件制造的更新換代，帶動了相關產業不斷升級優化，封裝材料就是其中之一。雖然傳統EVA一統光伏膠膜市場多年，為了適應雙面雙玻組件市場接受度逐年提高的市場需要，也是為了滿足新型電池技術的封裝要求，純POE膠膜應運而生，經過多年在產線上的使用和實證檢驗，純POE膠膜獲得了市場的認可，市占率逐年上升。但部分純POE膠膜在工藝窗口和生產效率上不如EVA膠膜，使得組件制造商希望能有另外一種封裝材料來幫助他們提高生產良率，EPE(EVA/POE/EVA)這種特殊材料的膠膜應運而生，雖然EPE膠膜的性能還缺乏實證的驗證，但由于工藝上的優勢，依然獲得了一定程度的認可。本質上來說，EVA膠膜和POE膠膜實際上是完全不同的兩種高分子材料，性質差別如下：
第一、厚度控制風險：在EPE膠膜生產過程中的一個關鍵指標就是三層厚度的控制能力。材料的流動性匹配還有設備精度與厚度的控制關系密切。流動性的關系在于，EVA和POE的流動性要相互匹配后才能在擠出模具中形成完美的三明治結構，而流動性和材料的熔融指數、設備溫度、擠出壓力等有比較復雜的關系，任意一個因素的波動都會帶來厚度管控的風險。尤其POE原材料由于供應問題，當膠膜廠家不能采購到熔融指數相符合的POE粒子，而不得不調整已經成熟的工藝參數，加之EPE的厚度無法在線監測，使得EPE膠膜的品質穩定性更讓人擔憂。
第二、助劑遷移風險：如前所訴，EVA和POE在交聯速率上的固有差異，使得配方設計時需要在兩種材料中引入不同比例的功能助劑。矛盾的是，不像純的POE膠膜或者EVA膠膜，交聯配方加入以后不會隨時間而發生顯著變化。EPE膠膜生產完成以后，因為EVA的極性特征和大部分助劑更加相互兼容，這就使得其中的EVA層將會不斷吸收POE層中的有效助劑。所以現在EPE膠膜的保質期都比較短。但是，即便在保質期內，不同的環境溫度、存儲條件、運輸條件等都會對助劑遷移產生不穩定的影響。生產出來的EPE膠膜，與組件廠最終上線使用的EPE膠膜將產生無法監控的差異。這種差異目前缺乏系統論證其風險程度。
總的來說，作為復合膠膜，EPE的阻水性、耐候性、耐紫外線性弱于POE膠膜，但具有POE膠膜的抗PID性能好，以及透明EVA膠膜的不打滑、氣泡少、良率高等優點，且透光率較好，性能優于透明EVA膠膜，價格低于POE膠膜，在市場對光伏組件發電效率要求不斷提升的背景下，其市場得到快速發展。2021年，全球POE膠膜+EPE市場規模約為53億元，同比增長26%。由此可以看出，在我國以及全球光伏膠膜市場中，EPE發展空間正在不斷增大。
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分子極性的差異使得EVA和POE材料對助劑的吸收程度和速率有顯著不同。
- 玻璃化轉變溫度的差異，也會使得在環境溫度低于零下20度的時候EVA硬化，與此同時POE仍然保持著彈性特征。
- 而水汽透過率的差異也會使得當EVA和POE結合的時候，水汽容易富集在兩個材料的界面。
第一、厚度控制風險：在EPE膠膜生產過程中的一個關鍵指標就是三層厚度的控制能力。材料的流動性匹配還有設備精度與厚度的控制關系密切。流動性的關系在于，EVA和POE的流動性要相互匹配后才能在擠出模具中形成完美的三明治結構，而流動性和材料的熔融指數、設備溫度、擠出壓力等有比較復雜的關系，任意一個因素的波動都會帶來厚度管控的風險。尤其POE原材料由于供應問題，當膠膜廠家不能采購到熔融指數相符合的POE粒子，而不得不調整已經成熟的工藝參數，加之EPE的厚度無法在線監測，使得EPE膠膜的品質穩定性更讓人擔憂。
第二、助劑遷移風險：如前所訴，EVA和POE在交聯速率上的固有差異，使得配方設計時需要在兩種材料中引入不同比例的功能助劑。矛盾的是，不像純的POE膠膜或者EVA膠膜，交聯配方加入以后不會隨時間而發生顯著變化。EPE膠膜生產完成以后，因為EVA的極性特征和大部分助劑更加相互兼容，這就使得其中的EVA層將會不斷吸收POE層中的有效助劑。所以現在EPE膠膜的保質期都比較短。但是，即便在保質期內，不同的環境溫度、存儲條件、運輸條件等都會對助劑遷移產生不穩定的影響。生產出來的EPE膠膜，與組件廠最終上線使用的EPE膠膜將產生無法監控的差異。這種差異目前缺乏系統論證其風險程度。
第三、脫層風險：EPE膠膜的脫層主要來自于兩個方面。第一，助劑遷移以后，POE的交聯速度變慢，層壓工藝使得EPE膠膜中的POE被兩側的EVA擠出，從而產生脫層風險。
左圖為1:2:1的EPE層壓前厚度。右圖為其層壓后，厚度變成1:1:1。顯示POE和EVA交聯速度在不匹配的情況下(配方不成熟或者助劑遷移)，層壓前后POE厚度將有顯著差異。另外一個就是長期老化過程中，各種物質在兩種材料層間的富集，使得界面粘接強度越來越弱，引發脫層風險。
總的來說，作為復合膠膜，EPE的阻水性、耐候性、耐紫外線性弱于POE膠膜，但具有POE膠膜的抗PID性能好，以及透明EVA膠膜的不打滑、氣泡少、良率高等優點，且透光率較好，性能優于透明EVA膠膜，價格低于POE膠膜，在市場對光伏組件發電效率要求不斷提升的背景下，其市場得到快速發展。2021年，全球POE膠膜+EPE市場規模約為53億元，同比增長26%。由此可以看出，在我國以及全球光伏膠膜市場中，EPE發展空間正在不斷增大。
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